现代通信原理分析论文提纲

论文题目：汽车CAN网络的入侵检测方法研究

摘要：随着智能网联汽车大规模的应用,其安全性问题也日益凸显,涉及大量数据泄露和汽车破解事件。CAN网络作为车辆重要的底层控制网络,是黑客攻击的首要目标。在CAN网络安全防护技术中,入侵检测技术由于不会造成网络通信延迟而被广泛关注。为此,本文以CAN网络入侵检测技术为研究对象,提出了一种基于ID熵和支持向量机-数据关联性（SVM-DR）的检测方案,设计了车载CAN网络入侵检测装置,能够准确地应对典型CAN网络攻击。论文主要研究内容包括:（1）研究了CAN网络通信原理及其报文格式,分析了CAN网络协议在智能网联背景下的局限性和典型攻击类型后,提出了一种针对周期性报文和非周期性报文的基于ID熵和支持向量机-数据关联性（SVM-DR）的入侵检测方案。（2）针对周期性报文,选取CAN报文的ID标识符作为检测特征,提出了一种基于ID熵的入侵检测方案。在方案中:建立白名单库,对CAN网络中的非法ID进行检测并过滤;结合CAN报文ID信息熵值,分析并判断CAN网络通信的异常状态;采用CAN报文ID相对熵值,对异常报文进行定位。通过该种方案实现了对重放攻击、DoS攻击以及丢弃攻击的准确无误检测,并且能够定位异常报文。（3）针对非周期性及携带重要信息的报文,选取数据域作为检测特征,提出了一种基于支持向量机-数据关联性（SVM-DR）的入侵检测方案,建立了发动机转速、车速、档位、车门锁状态信号的异常检测模型。将CAN报文异常与否（数据关联性存在与否）问题转化为机器学习二分类问题,用于检测篡改攻击。仿真结果显示,该模型对报文的篡改类攻击有很好地检测效果,其检测准确率为97.14%。（4）设计并研制了车载CAN网络入侵检测装置,完成了硬件模块和入侵检测软件的开发。实车（现代i30）实验结果表明,该装置可准确检测重放、DoS、丢弃以及篡改等典型攻击,验证了本文方法的合理性。

关键词：汽车CAN网络;入侵检测;信息熵;相对熵;数据关联性

学科专业：车辆工程（专业学位）

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 本文研究内容

2 汽车CAN网络安全分析及方案

2.1 汽车CAN网络研究

2.1.1 CAN网络工作原理研究

2.1.2 车联网下的汽车CAN网络

2.2 汽车CAN网络信息安全分析

2.2.1 CAN网络特点及其局限性研究

2.2.2 CAN网络攻击入口

2.2.3 CAN网络攻击类型

2.3 汽车CAN网络安全防护技术及方案研究

2.3.1 CAN网络入侵检测技术

2.3.2 本文制定的解决方案

2.4 小结

3 基于ID熵的入侵检测方法

3.1 CAN网络ID熵分析

3.1.1 CAN网络ID信息熵

3.1.2 CAN网络ID相对熵

3.1.3 CAN网络ID熵值特性

3.2 基于ID熵的入侵检测方案

3.2.1 CAN网络ID熵理论计算

3.2.2 基于ID熵的入侵检测方案

3.3 仿真分析

3.3.1 CAN网络报文的仿真

3.3.2 CAN网络ID熵入侵检测模型的标定与训练

3.3.3 重放攻击模拟与检测

3.3.4 DoS攻击模拟与检测

3.3.5 丢弃攻击模拟与检测

3.4 小结

4 基于支持向量机-数据关联性的入侵检测方法

4.1 汽车报文数据关联性分析

4.2 基于支持向量机-数据关联性的入侵检测方案

4.2.1 理论建模

4.2.2 基于支持向量机-数据关联性的入侵检测方案

4.3 仿真分析

4.3.1 CAN网络报文的仿真

4.3.2 篡改攻击的检测模型的训练和测试

4.4 小结

5 车载CAN网络入侵检测装置研制与实车验证

5.1 车载CAN网络入侵检测装置设计

5.1.1 车载CAN网络入侵检测装置硬件设计

5.1.2 车载CAN网络入侵检测装置软件设计

5.2 实验平台搭建

5.3 实车测试与数据分析

5.3.1 基于ID熵方案的实车检测及数据分析

5.3.2 基于SVM-DR方案的实车检测及数据分析

5.4 小结

结论

参考文献

致谢